JPH05231939A - ステップスキャンフーリエ変換赤外分光装置 - Google Patents
ステップスキャンフーリエ変換赤外分光装置Info
- Publication number
- JPH05231939A JPH05231939A JP3471492A JP3471492A JPH05231939A JP H05231939 A JPH05231939 A JP H05231939A JP 3471492 A JP3471492 A JP 3471492A JP 3471492 A JP3471492 A JP 3471492A JP H05231939 A JPH05231939 A JP H05231939A
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- JP
- Japan
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- mirror
- infrared light
- fourier transform
- optical path
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Abstract
(57)【要約】
【目的】薄膜試料等の非常に微弱な赤外スペクトルを変
調法により測定する際有効なステップスキャン干渉計駆
動方式における測定精度を向上するステップスキャンフ
ーリエ変換赤外分光装置を提供する。 【構成】赤外光源と、ビームスプリッタ，固定鏡及びス
テップ状移動が可能な移動鏡で構成される干渉計及び赤
外光の変調・検出手段と周波数安定化レーザを用いたレ
ーザ干渉測長法を用いた移動鏡位置の精密測定手段から
なる。 【効果】非常に薄い試料や微量試料を変調分光及びステ
ップスキャン法で高感度測定する際、高い波数精度が得
られスペクトルの信頼性が向上し、またスペクトルのＳ
／Ｎも向上するため、単分子程度の薄膜まで定性，定量
可能となる。
調法により測定する際有効なステップスキャン干渉計駆
動方式における測定精度を向上するステップスキャンフ
ーリエ変換赤外分光装置を提供する。 【構成】赤外光源と、ビームスプリッタ，固定鏡及びス
テップ状移動が可能な移動鏡で構成される干渉計及び赤
外光の変調・検出手段と周波数安定化レーザを用いたレ
ーザ干渉測長法を用いた移動鏡位置の精密測定手段から
なる。 【効果】非常に薄い試料や微量試料を変調分光及びステ
ップスキャン法で高感度測定する際、高い波数精度が得
られスペクトルの信頼性が向上し、またスペクトルのＳ
／Ｎも向上するため、単分子程度の薄膜まで定性，定量
可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフーリエ変換赤外分光装
置に係わり、特に微弱な赤外スペクトルを変調手段で高
感度測定したり、時間分解測定する際Ｓ／Ｎ比向上に有
効なステップスキャン方式において、固定鏡と移動鏡の
光路差を高精度に測定する事により高い波数精度の赤外
スペクトルを測定可能な分光装置に関する。
置に係わり、特に微弱な赤外スペクトルを変調手段で高
感度測定したり、時間分解測定する際Ｓ／Ｎ比向上に有
効なステップスキャン方式において、固定鏡と移動鏡の
光路差を高精度に測定する事により高い波数精度の赤外
スペクトルを測定可能な分光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のステップスキャンフーリエ変換赤
外分光計では、アプライド・スペクトロスコピー４２巻
４号（１９８８年）第５４６頁から第５５５頁（Applie
d Spectroscopy ４２(４)，(１９８８）ＰＰ５４６−５
５５）において記載されている様に、赤外光と同軸に透
過させたレーザ光の干渉強度をモニタリングし、移動鏡
を一定距離ステップ状に移動させると共に、移動鏡に同
時に加えた、移動鏡の移動速度より充分高い周波数の微
小振動を用い、レーザ干渉強度がゼロとなる様にフィー
ドバックを掛ける事によって固定鏡と移動鏡の光路差が
レーザ波長の倍数となる位置に移動鏡を保持して高い波
数精度を得ていた。
外分光計では、アプライド・スペクトロスコピー４２巻
４号（１９８８年）第５４６頁から第５５５頁（Applie
d Spectroscopy ４２(４)，(１９８８）ＰＰ５４６−５
５５）において記載されている様に、赤外光と同軸に透
過させたレーザ光の干渉強度をモニタリングし、移動鏡
を一定距離ステップ状に移動させると共に、移動鏡に同
時に加えた、移動鏡の移動速度より充分高い周波数の微
小振動を用い、レーザ干渉強度がゼロとなる様にフィー
ドバックを掛ける事によって固定鏡と移動鏡の光路差が
レーザ波長の倍数となる位置に移動鏡を保持して高い波
数精度を得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方式
では複雑なフィードバック回路，機構が必要であり、さ
らに微小振動の周波数以上の変調周波数での測定や、微
小振動周波数の逆数で表される時間間隔より短い時間分
解能での測定は不可能な欠点があった。
では複雑なフィードバック回路，機構が必要であり、さ
らに微小振動の周波数以上の変調周波数での測定や、微
小振動周波数の逆数で表される時間間隔より短い時間分
解能での測定は不可能な欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この欠点は高精度の機械
的な移動鏡送りを用いれば解決出来る。しかし可視レー
ザの波長である０.５ マイクロメータ以下の高精度で機
械的移動鏡送りを実現するのは非常に難しく、加工精度
や送り機構のバックラッシュ等に起因するステップ状送
り位置精度のバラツキが生ずる。フーリエ変換は等間隔
位置でのデータサンプリングを前提にしている為、この
バラツキはスペクトルの横軸となる波数精度を低下さ
せ、またスペクトル強度にも悪影響する。これは各々の
ステップ状停止位置における固定鏡及び移動鏡の光路差
をレーザ光の波長以下の精度で測定し、ステップ状停止
位置間隔が等間隔でない場合には、実測光路差から補外
する事により高精度な等間隔インターフェログラムデー
タを得ることが可能となる。
的な移動鏡送りを用いれば解決出来る。しかし可視レー
ザの波長である０.５ マイクロメータ以下の高精度で機
械的移動鏡送りを実現するのは非常に難しく、加工精度
や送り機構のバックラッシュ等に起因するステップ状送
り位置精度のバラツキが生ずる。フーリエ変換は等間隔
位置でのデータサンプリングを前提にしている為、この
バラツキはスペクトルの横軸となる波数精度を低下さ
せ、またスペクトル強度にも悪影響する。これは各々の
ステップ状停止位置における固定鏡及び移動鏡の光路差
をレーザ光の波長以下の精度で測定し、ステップ状停止
位置間隔が等間隔でない場合には、実測光路差から補外
する事により高精度な等間隔インターフェログラムデー
タを得ることが可能となる。
【０００５】
【作用】赤外光源から出射された赤外光はビームスプリ
ッタで分割され固定鏡及び移動鏡に入射する。移動鏡は
所定の距離だけステップ状に移動させるための駆動装置
により一定距離移動した後所定時間の間停止する。ビー
ムスプリッタで再び重ね合わされた赤外光は、この停止
位置におけるビームスプリッタと固定鏡及び移動鏡の間
の光路差に応じて干渉し強度が変化する。この赤外光は
試料を透過あるいは反射して試料の固有分子振動に基づ
く波数成分光の吸収を受けた後赤外光検出器に入射す
る。この際赤外光と同軸に周波数安定化レーザを通し、
ビームスプリッタで分割させ、固定鏡，移動鏡に各々入
射，反射させ、再び重ね合わせた後レーザ光を取り出
し、光を二分割して２つの検出器で検出する。２つの検
出器出力を増幅後、分割回路により干渉に基づく正弦波
出力を位相分割しカウンタで干渉縞の数を計数して光路
差を求める。これにより干渉強度が最大または最小にな
らない光路差においても精度良く光路差が決定でき、ス
テップ停止位置における一対の光路差と赤外光干渉強度
を得ることができる。これを必要回数繰り返す事により
所定のインターフェログラムを得ることができる。フー
リエ変換には等間隔データが必要であるので実測の光路
差データが等間隔でない場合には、測定データから補間
することにより等間隔データを得ることができる。
ッタで分割され固定鏡及び移動鏡に入射する。移動鏡は
所定の距離だけステップ状に移動させるための駆動装置
により一定距離移動した後所定時間の間停止する。ビー
ムスプリッタで再び重ね合わされた赤外光は、この停止
位置におけるビームスプリッタと固定鏡及び移動鏡の間
の光路差に応じて干渉し強度が変化する。この赤外光は
試料を透過あるいは反射して試料の固有分子振動に基づ
く波数成分光の吸収を受けた後赤外光検出器に入射す
る。この際赤外光と同軸に周波数安定化レーザを通し、
ビームスプリッタで分割させ、固定鏡，移動鏡に各々入
射，反射させ、再び重ね合わせた後レーザ光を取り出
し、光を二分割して２つの検出器で検出する。２つの検
出器出力を増幅後、分割回路により干渉に基づく正弦波
出力を位相分割しカウンタで干渉縞の数を計数して光路
差を求める。これにより干渉強度が最大または最小にな
らない光路差においても精度良く光路差が決定でき、ス
テップ停止位置における一対の光路差と赤外光干渉強度
を得ることができる。これを必要回数繰り返す事により
所定のインターフェログラムを得ることができる。フー
リエ変換には等間隔データが必要であるので実測の光路
差データが等間隔でない場合には、測定データから補間
することにより等間隔データを得ることができる。
【０００６】
【実施例】以下本発明の実施例を図１により説明する。
図１は赤外光源１からの赤外光を変調器２で変調後凹面
鏡３で平行光とし、ビームスプリッタ４，移動鏡５及び
固定鏡６からなる干渉計で干渉させ、試料７を透過させ
た後凹面鏡８で集光し赤外光検出器９で検出するフーリ
エ変換赤外分光計である。移動鏡５は駆動装置１０によ
り所定の距離だけステップ状に移動される。周波数安定
化レーザ１１のレーザ光を鏡１２により赤外光光路中に
透過させ、赤外光と同様にビームスプリッタ４，移動鏡
５，固定鏡６に入射させ、ビームスプリッタ４からの出
射レーザ光を鏡１３で取り出し分割鏡１４で２分割後検
出器１５，１６で検出する。検出器１５，１６からの出
力はプリアンプ１７で増幅後分割回路１８で位相分割さ
れカウンタ１９で干渉縞の本数を計数することにより移
動鏡と固定鏡の光路差を出力する。赤外検出器９からの
出力はロックイン増幅器２０により変調周波数成分のみ
が増幅され、Ａ／Ｄ変換器２１でディジタルデータに変
換され、データ処理装置２２に入力される。この時光路
差のデータも同時にデータ処理装置２２に入力される。
移動鏡のステップ移動と光路差データの計測，取り込み
及び赤外検出器出力の取り込みを所定回数だけ繰り返す
事により一対のインターフェログラムを得る事ができ
る。インターフェログラムの横軸となる光路差の値が等
間隔でない場合には測定データから補間により所定間隔
のデータをもとめることによりフーリエ変換可能なイン
ターフェログラムを得る。このインターフェログラムを
フーリエ変換し赤外スペクトルが得られる。
図１は赤外光源１からの赤外光を変調器２で変調後凹面
鏡３で平行光とし、ビームスプリッタ４，移動鏡５及び
固定鏡６からなる干渉計で干渉させ、試料７を透過させ
た後凹面鏡８で集光し赤外光検出器９で検出するフーリ
エ変換赤外分光計である。移動鏡５は駆動装置１０によ
り所定の距離だけステップ状に移動される。周波数安定
化レーザ１１のレーザ光を鏡１２により赤外光光路中に
透過させ、赤外光と同様にビームスプリッタ４，移動鏡
５，固定鏡６に入射させ、ビームスプリッタ４からの出
射レーザ光を鏡１３で取り出し分割鏡１４で２分割後検
出器１５，１６で検出する。検出器１５，１６からの出
力はプリアンプ１７で増幅後分割回路１８で位相分割さ
れカウンタ１９で干渉縞の本数を計数することにより移
動鏡と固定鏡の光路差を出力する。赤外検出器９からの
出力はロックイン増幅器２０により変調周波数成分のみ
が増幅され、Ａ／Ｄ変換器２１でディジタルデータに変
換され、データ処理装置２２に入力される。この時光路
差のデータも同時にデータ処理装置２２に入力される。
移動鏡のステップ移動と光路差データの計測，取り込み
及び赤外検出器出力の取り込みを所定回数だけ繰り返す
事により一対のインターフェログラムを得る事ができ
る。インターフェログラムの横軸となる光路差の値が等
間隔でない場合には測定データから補間により所定間隔
のデータをもとめることによりフーリエ変換可能なイン
ターフェログラムを得る。このインターフェログラムを
フーリエ変換し赤外スペクトルが得られる。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば位置再現性が悪い移動鏡
駆動機構を用いても精度の高い測定が可能となり、また
スペクトルのＳ／Ｎが向上し、高感度の定性，定量が可
能となる。
駆動機構を用いても精度の高い測定が可能となり、また
スペクトルのＳ／Ｎが向上し、高感度の定性，定量が可
能となる。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
１…赤外光源、２…変調器、３…凹面鏡、４…ビームス
プリタ、５…移動鏡、６…固定鏡、７…試料、８…凹面
鏡、９…赤外検出器、１０…移動鏡駆動装置、１１…周
波数安定化レーザ、１２，１３…鏡、１４…分割鏡、１
５，１６…レーザ光検出器、１７…プリアンプ、１８…
分割回路、１９…カウンタ、２０…ロックイン増幅器、
２１…Ａ／Ｄ変換器、２２…データ処理装置。
プリタ、５…移動鏡、６…固定鏡、７…試料、８…凹面
鏡、９…赤外検出器、１０…移動鏡駆動装置、１１…周
波数安定化レーザ、１２，１３…鏡、１４…分割鏡、１
５，１６…レーザ光検出器、１７…プリアンプ、１８…
分割回路、１９…カウンタ、２０…ロックイン増幅器、
２１…Ａ／Ｄ変換器、２２…データ処理装置。
Claims (2)
- 【請求項１】赤外光源とビームスプリッタ，固定鏡及び
移動鏡から成り、移動鏡を所定の距離だけステップ状に
移動，停止させながら、各々の停止位置において赤外光
源から放射されビームスプリッタ，固定鏡及び移動鏡を
透過，干渉する赤外光強度を検出器により測定しインタ
ーフェログラムを得るステップスキャン型フーリエ変換
赤外分光装置において、移動鏡の各々の停止位置検出器
を設け、前記検出器の検出値により固定鏡と移動鏡の光
路差を求め、各々の停止位置の光路差及び赤外光強度の
値から任意の等間隔光路差におけるインターフェログラ
ムを補間することを特徴とするステップスキャンフーリ
エ変換赤外分光装置。 - 【請求項２】請求項１において、周波数安定化レーザを
光源に用いたレーザ干渉測長器を固定鏡と移動鏡の光路
差計測手段として用いる事を特徴とするステップスキャ
ンフーリエ変換赤外分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3471492A JPH05231939A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | ステップスキャンフーリエ変換赤外分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3471492A JPH05231939A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | ステップスキャンフーリエ変換赤外分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231939A true JPH05231939A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=12422009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3471492A Pending JPH05231939A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | ステップスキャンフーリエ変換赤外分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05231939A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000506982A (ja) * | 1996-10-30 | 2000-06-06 | アプライド スペクトラル イメージング リミテッド | 可動物の、干渉計に基づくスペクトル結像方法 |
| DE10159721A1 (de) * | 2001-12-05 | 2003-06-26 | Bruker Optik Gmbh | Digitales FTIR-Spektrometer |
| JP2007101370A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Tochigi Nikon Corp | テラヘルツ分光装置 |
| WO2011074452A1 (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 干渉計及び該干渉計を用いたフーリエ分光分析器 |
| JP2012184962A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Kagawa Univ | 分光特性測定装置及び分光特性測定方法 |
| CN103201603A (zh) * | 2010-10-28 | 2013-07-10 | 柯尼卡美能达株式会社 | 干涉仪以及傅立叶变换分光分析装置 |
| JP2014523517A (ja) * | 2011-05-02 | 2014-09-11 | フォス アナリティカル アグシャセルスガーッブ | 分光装置 |
| CN109552043A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-02 | 华北理工大学 | 采用近红外光酒精检测的汽车防酒驾装置以及防酒驾方法 |
| JP2024022043A (ja) * | 2022-08-05 | 2024-02-16 | セイコーエプソン株式会社 | 光学デバイスおよび分光装置 |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP3471492A patent/JPH05231939A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000506982A (ja) * | 1996-10-30 | 2000-06-06 | アプライド スペクトラル イメージング リミテッド | 可動物の、干渉計に基づくスペクトル結像方法 |
| DE10159721A1 (de) * | 2001-12-05 | 2003-06-26 | Bruker Optik Gmbh | Digitales FTIR-Spektrometer |
| DE10159721B4 (de) * | 2001-12-05 | 2004-07-22 | Bruker Optik Gmbh | Digitales FTIR-Spektrometer |
| US7034944B2 (en) | 2001-12-05 | 2006-04-25 | Bruker Optik Gmbh | Digital FTIR spectrometer |
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| US9025156B2 (en) | 2009-12-14 | 2015-05-05 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Interferometer and fourier spectrometer using same |
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| EP2515092A4 (en) * | 2009-12-14 | 2015-09-09 | Konica Minolta Holdings Inc | INTERFEROMETER AND FOURIER SPECTROMETER USING SUCH INTERFEROMETER |
| CN103201603A (zh) * | 2010-10-28 | 2013-07-10 | 柯尼卡美能达株式会社 | 干涉仪以及傅立叶变换分光分析装置 |
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| JP2024022043A (ja) * | 2022-08-05 | 2024-02-16 | セイコーエプソン株式会社 | 光学デバイスおよび分光装置 |
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